一種微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試方法，包括：RF干擾信號(hào)源(1)、功率放大器(2)、耦合電容(3)、電源分布網(wǎng)絡(luò)(4)、受試微處理器(5)、印刷電路板(6)、恒溫加熱箱(7)、直流電源(8)、示波器(9)，同時(shí)本發(fā)明還提供了一種基于電容耦合注入干擾的微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試的方法；本系統(tǒng)易于搭建，成本低，測試快速便捷，解決了微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合敏感性測試難的問題；同時(shí)測試方法簡單，操作流程清晰，可在150KHz至1GHz整個(gè)頻段內(nèi)精細(xì)測試微處理器不同工作環(huán)境溫度的電磁敏感性，也可在指定的工作溫度或某個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行抽樣測試。
【專利說明】一種微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微處理器電磁健壯性測試領(lǐng)域，具體涉及一種微處理器電磁與熱應(yīng)力 復(fù)合環(huán)境敏感性測試方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 微處理器作為電子信息系統(tǒng)的核心，已在航空航天、空間技術(shù)、交通運(yùn)輸和國防軍 事等關(guān)鍵領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。在復(fù)雜電磁和惡劣溫度環(huán)境下，微處理器電磁兼容性固有指標(biāo)會(huì) 漂移惡化，導(dǎo)致芯片和系統(tǒng)電磁環(huán)境敏感加劇和可靠性下降的電磁健壯性問題。電磁健壯 性是指在復(fù)雜電磁與氣候環(huán)境中芯片或系統(tǒng)全壽命任務(wù)剖面的電磁兼容耐久性和功能安 全可靠性。微處理器的電磁健壯性不僅體現(xiàn)其自身寄生電磁兼容特性，也反映經(jīng)歷外界環(huán) 境溫度老化的抗御電磁干擾能力，而且關(guān)乎構(gòu)成設(shè)備、系統(tǒng)的功能安全、綜合效能和可靠壽 命。
[0003] 近年來針對集成電路芯片級(jí)電磁健壯性的研究主要是針對處理器芯片級(jí)電磁兼 容和元器件可靠性分別進(jìn)行相關(guān)研究，將芯片級(jí)電磁兼容與可靠性融合的研究相對較少， 目前國內(nèi)外現(xiàn)狀表明將成為熱點(diǎn)方向。針對集成電路芯片電磁兼容方向，IEEE電磁兼容學(xué) 報(bào)（M Ramdani，E Sicard，A Boyer，S B Dhia，J J Whalen，T H.Hubing，M.Coenen，O.Wada. The Electromagnetic Compatibility of Integrated Circuits-Past,Present, and Future.IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility,February2009Vol .51，No. 1:78-99)綜述了相關(guān)研究。集成電路電磁敏感性測試方法和統(tǒng)計(jì)結(jié)果不斷涌 現(xiàn)，在集成電路電磁兼容理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)研究逐步深入。針對集成電路敏感性的測試， ICE62132-3給出了直接功率注入法（DPI)的測試標(biāo)準(zhǔn)，解決了器件敏感性的測試問題，但 這種電磁兼容測試方法沒有考慮環(huán)境溫度變化影響因素，且供電去耦網(wǎng)絡(luò)與干擾信號(hào)隔離 不足導(dǎo)致直流穩(wěn)壓源易受注入干擾信號(hào)影響。針對元器件可靠老化試驗(yàn)，GJB548B-2005 以及 MIL-STD-883H(Department Of Defense Test Method Standard, Microcircuits, 26FebrUary2010)對相關(guān)測試方法進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，但是該方法沒有考慮電磁應(yīng)力影響。 2012年10月3日公開的中國專利"一種車身控制器電磁抗擾性能的測試系統(tǒng)及其測試方 法"（CN102707706)，給出了一種車身控制器電磁抗干擾性能的測試方法，解決了車身控制 器的電磁抗擾性測試問題，但是該方法沒有涉及溫度影響抗擾性因素，且測試需要微波暗 室環(huán)境，成本昂貴。上述方法分別考慮單元環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，沒有將溫度與電磁環(huán)境綜合 起來進(jìn)行測量，得不到微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下的健壯性。本發(fā)明提供一種微處 理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試方法，考慮了電磁與熱應(yīng)力復(fù)合效應(yīng)因素，解決復(fù) 雜電磁與物理溫度環(huán)境健壯性測試問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于此，本發(fā)明建立了微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試方法，并基于 該方法構(gòu)建了相應(yīng)的測試系統(tǒng)，該測試系統(tǒng)易于搭建，成本低，測試方法簡單，操作流程清 晰，可快速測試在熱應(yīng)力和電磁復(fù)合環(huán)境下微處理器的傳導(dǎo)敏感特性，有助于微處理器電 磁健壯性的預(yù)測分析，為在實(shí)際應(yīng)用中改進(jìn)微處理器電磁健壯性提供依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種用于測試熱應(yīng)力與電磁復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感 性的系統(tǒng)，包括：恒溫加熱箱、RF干擾信號(hào)源、功率放大器、注入耦合電容、單向電源分布網(wǎng) 絡(luò)、受試微處理器、印刷電路板、直流電源、示波器，其特征在于：恒溫加熱箱產(chǎn)生測試用的 熱應(yīng)力，其內(nèi)放置受測微處理器實(shí)驗(yàn)板；RF干擾信號(hào)源產(chǎn)生測試用的高頻干擾信號(hào)，其通 過SMA連接器與功率放大器相連；功率放大器對測試用的干擾信號(hào)進(jìn)行功率放大，并通過 SMA連接器與耦合電容相連；耦合電容將經(jīng)過放大后的干擾信號(hào)耦合注入到受試微處理器 的引腳上，耦合電容與受試微處理器的測試引腳相連；受試微處理器輸出連接示波器；示 波器用于觀察受試微處理器的輸出信號(hào)；直流電源為受試微處理器提供工作電壓，它連接 電源分布網(wǎng)絡(luò)；電源分布網(wǎng)絡(luò)由電感和低壓差二極管構(gòu)成，形成通直流、去交流的單向饋電 電源分布網(wǎng)絡(luò)，與受試微處理器的電源引腳相連；耦合電容、電源分布網(wǎng)絡(luò)及受試微處理器 均安裝在印刷電路板上。
[0006] 本發(fā)明還提供了一種熱應(yīng)力與電磁復(fù)合環(huán)境下微處理器電磁敏感性測試的方法， 其特征在于，該方法采用以下步驟來實(shí)現(xiàn)：
[0007] 第1步、搭建微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試系統(tǒng)，將受測微處理器 放于恒溫箱，設(shè)定恒溫箱內(nèi)溫度在25°C到85°C工作環(huán)境溫度，其他設(shè)備通過耐高溫連線連 接測試微處理器，置于恒溫箱外，處于室溫下。設(shè)定RF干擾信號(hào)源的輸出信號(hào)頻率帶寬在 150KHz-lGHz，耦合電容取值6. 8nF，電源分布網(wǎng)絡(luò)包含4. 7 μ Η電感和低壓差二極管，直流 電源通過電源分布網(wǎng)絡(luò)獲得穩(wěn)定供電電壓；
[0008] 第2步、設(shè)定微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性物理量，即傳導(dǎo)敏感性；
[0009] 第3步、構(gòu)建微處理器傳導(dǎo)干擾稱合傳輸路徑
[0010] 按50 Ω阻抗構(gòu)建微處理器傳導(dǎo)干擾稱合傳輸路徑，包括RF干擾信號(hào)源、功率放大 器、耦合電容與受試微處理器所在的PCB終端；配置高頻干擾信號(hào)源、寬帶功率放大器，設(shè) 計(jì)注入路徑匹配阻抗、電源分布網(wǎng)絡(luò)；設(shè)計(jì)的干擾耦合注入電路，定向注入射頻信號(hào)干擾受 試微處理器引腳或部位，同時(shí)隔離直流信號(hào)成分直接加在受試器件引腳；設(shè)計(jì)的電源分布 網(wǎng)絡(luò)，保證受試微處理器或單元電路正常直流供電，阻斷高頻交流干擾饋入外部電源或其 他非受試電路；
[0011] 第4步、設(shè)置微處理器工作的環(huán)境溫度
[0012] 調(diào)整恒溫箱的溫度在25°C到85°C，以提供實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境溫度。恒溫箱可實(shí)時(shí)顯 示箱內(nèi)的溫度，待恒溫箱溫度到達(dá)指定溫度時(shí)，將受試設(shè)備放入恒溫箱應(yīng)穩(wěn)定不小于10分 鐘以使受試設(shè)備物理屬性達(dá)到穩(wěn)定；
[0013] 第5步、界定微處理器電磁敏感性閾值判據(jù)
[0014] 利用RF信號(hào)源監(jiān)測注入干擾信號(hào)的功率，設(shè)定微處理器芯片工作環(huán)境溫度，通過 示波器觀察微處理器輸出引腳信號(hào)波形，監(jiān)測工作狀態(tài)，當(dāng)微處理器工作狀態(tài)異常時(shí)，界定 注入干擾信號(hào)的功率作為微處理器敏感閾值；
[0015] 第6步、設(shè)定耦合注入干擾脈沖信號(hào)
[0016] 采用連續(xù)正弦波和AM調(diào)制的連續(xù)正弦波作為干擾脈沖信號(hào)；
[0017] 第7步、設(shè)定干擾信號(hào)頻率測試傳導(dǎo)敏感性
[0018] 測試時(shí)在干擾信號(hào)的設(shè)定初始頻率點(diǎn)上，逐步提高干擾信號(hào)的功率，當(dāng)微處理器 工作狀態(tài)異常，則判定芯片失效，記錄出現(xiàn)故障前一次干擾信號(hào)的功率；否則繼續(xù)增加功 率，直到功率目標(biāo)值結(jié)束；
[0019] 第8步、改變干擾信號(hào)頻率測試傳導(dǎo)敏感性
[0020] 增加干擾信號(hào)的頻率，重復(fù)第7步的測試，直到頻率達(dá)到測試頻率的上限結(jié)束；
[0021] 第9步、改變恒溫箱溫度，待溫度穩(wěn)定后，重復(fù)第7步和第8步的實(shí)驗(yàn)，直到溫度達(dá) 到設(shè)定的最高上限；
[0022] 第10步、分析測試數(shù)據(jù)與結(jié)果
[0023] 采集、記錄、輸出與存儲(chǔ)在電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試相關(guān)數(shù) 據(jù)、波形信息，進(jìn)行測試結(jié)果分析，獲得受試微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性；
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：
[0025] (1)電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試系統(tǒng)易于搭建，成本低，測試快 速便捷，解決了微處理器在復(fù)合環(huán)境應(yīng)力下敏感性測試難的問題。
[0026] (2)本方法綜合了熱應(yīng)力和電磁環(huán)境對微處理器的影響，可得出溫度和電磁環(huán)境 對微處理器敏感性的復(fù)合影響能力。
[0027] (3)本發(fā)明測試方法簡單，操作流程清晰，可在20°C至85°C溫度范圍下，150KHZ至 1GHz整個(gè)頻段內(nèi)精細(xì)測試電磁敏感性，也可在指定溫度的某個(gè)頻率點(diǎn)或某個(gè)頻段進(jìn)行抽樣 測試。
[0028] (4)本發(fā)明測試方法可獲得不同熱應(yīng)力下微處理器敏感閾值數(shù)據(jù)，用于不同環(huán)境 溫度工作微處理器電磁敏感性的預(yù)測分析，為在實(shí)際應(yīng)用中改進(jìn)微處理器電磁敏感性提供 依據(jù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試系統(tǒng)框圖；
[0030] 圖2是本發(fā)明電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試方法流程圖；
[0031] 圖3是本發(fā)明電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試流程圖；
[0032] 圖4是本發(fā)明電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試結(jié)果曲線圖。
[0033] 其中1-RF干擾信號(hào)源；2-功率放大器；3-耦合電容；4-電源分布網(wǎng)絡(luò)；5-受試微 處理器，6-印刷電路板；7-恒溫箱；8-直流電源；9-示波器。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面參照附圖1-4對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0035] 本發(fā)明提出的一種電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試方法，主要在不 同熱應(yīng)力條件下對微處理器的受試引腳進(jìn)行實(shí)時(shí)敏感性測試，通過恒溫箱施加特定溫度的 熱應(yīng)力，通過電容耦合注入電磁干擾信號(hào)（正弦、調(diào)幅、調(diào)頻、快速脈沖等），測試芯片工作 狀態(tài)與注入信號(hào)功率、頻率和溫度關(guān)系，主要反映受試微處理器的電磁與熱應(yīng)力復(fù)合傳導(dǎo) 敏感特性。具體做法是將受試微處理器放置到恒溫箱，RF干擾信號(hào)通過耦合傳輸路徑注入 到受試微處理器引腳上，通過示波器實(shí)時(shí)監(jiān)測輸出信號(hào)，判定受試微處理器的工作狀態(tài)，研 究受試微處理器的熱應(yīng)力和電磁傳導(dǎo)敏感復(fù)合特性。
[0036] 如圖1所示，本發(fā)明提出的一種電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性的系 統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：RF干擾信號(hào)源1、功率放大器2、耦合電容3、電源分布網(wǎng)絡(luò)4、受試微處理 器5、印刷電路板6、恒溫箱7、直流電源8、示波器9 ;其中，RF干擾信號(hào)源1產(chǎn)生測試用的 干擾信號(hào)，主要有連續(xù)正弦波及AM調(diào)制連續(xù)正弦波信號(hào)，具有監(jiān)測輸入干擾信號(hào)功率大小 的功能，它通過SMA連接器與功率放大器2相連；功率放大器2對測試用的干擾信號(hào)進(jìn)行 功率放大，以滿足測試要求，并通過SMA連接器與耦合電容3相連；耦合電容3將經(jīng)過放大 后的干擾信號(hào)耦合到受試微處理器的引腳上，其容值的選取要考慮輸入路徑上寄生電感的 作用，及干擾信號(hào)要無損耗的加在芯片測試引腳上等因素，耦合電容3與受試微處理器5的 測試引腳相連；受試微處理器5輸出連接示波器9 ;示波器9觀察受試微處理器5的輸出信 號(hào)；直流電源7為受試微處理器提供工作電壓，它連接電源分布網(wǎng)絡(luò)4 ;電源分布網(wǎng)絡(luò)4由 電感和低壓差二極管構(gòu)成，形成通直流、去交流的單向饋電電源分布網(wǎng)絡(luò)，與受試微處理器 5的電源引腳相連，作用是隔離交流干擾信號(hào)對直流電源的影響；耦合電容3、電源分布網(wǎng) 絡(luò)4及受試微處理器5均安裝在印刷電路板6上；印刷電路板6放置在恒溫箱7中，通過同 軸線和耐高溫線與箱外的功率放大器2,直流電源8,示波器9相連。
[0037] 事實(shí)上，電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下的微處理器敏感性反映其電磁健壯性指標(biāo)，電 磁健壯性是一個(gè)融合電磁兼容性、功能安全與可靠性三個(gè)科學(xué)問題的新概念。其基本內(nèi)涵 是指在復(fù)雜電磁與氣候環(huán)境中系統(tǒng)全壽命任務(wù)剖面的電磁兼容耐久性和功能安全可靠性。 電磁健壯性反映了芯片及系統(tǒng)電磁兼容性、功能安全與可靠性的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，體現(xiàn)系統(tǒng)的 電磁環(huán)境效應(yīng)、電磁兼容穩(wěn)定性及功能安全可靠程度，涉及從元器件到系統(tǒng)的復(fù)合環(huán)境效 應(yīng)機(jī)理、電磁兼容退化規(guī)律以及系統(tǒng)功能安全與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等關(guān)鍵技術(shù)問題。系統(tǒng)內(nèi)部電氣 結(jié)構(gòu)與特征決定其寄生電磁兼容性與固有可靠性，當(dāng)經(jīng)歷復(fù)雜電磁和物理環(huán)境應(yīng)力作用與 老化效應(yīng)后，會(huì)引起系統(tǒng)電磁健壯性下降、功能安全風(fēng)險(xiǎn)加劇等問題。
[0038] 因此，本發(fā)明提出了一種電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性測試方法，設(shè) 定電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境微處理器敏感特性是本發(fā)明研究的問題；構(gòu)建電磁與熱應(yīng)力復(fù)合 環(huán)境是分析微處理器電磁敏感性的前提和基礎(chǔ)；界定不同熱應(yīng)力條件下微處理器電容耦合 注入干擾的端口敏感性閾值判據(jù)是判斷芯片是否失效的依據(jù)；注入不同類型的耦合干擾信 號(hào)，觀察微處理器的響應(yīng)狀態(tài)；基于上述原理搭建測試系統(tǒng)，按照電磁敏感性測試流程在不 同的熱應(yīng)力條件下對微處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)敏感性測試，分析結(jié)果，解決熱應(yīng)力條件下微處理 器電磁敏感性測試問題。
[0039] 如圖2所示，以32位數(shù)字信號(hào)處理器TMS320F2812為例說明本發(fā)明所述的測試方 法，具體包括以下步驟：
[0040] 第1步、搭建電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境微處理器電磁敏感性測試系統(tǒng)
[0041] 按照圖1所示搭建微處理器傳導(dǎo)電磁敏感性測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括RF干擾 信號(hào)源1、功率放大器2、耦合電容3、電源分布網(wǎng)絡(luò)4、受試微處理器5、印刷電路板6、恒溫 箱7、直流電源8和示波器9。恒溫箱的溫度控制在25°C -85°C，RF干擾信號(hào)源的輸出信號(hào) 頻率帶寬150KHz-lGHz，耦合電容取值6. 8nF，電源分布網(wǎng)絡(luò)包含4. 7 μ Η電感和低壓差二極 管，直流電源采用可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。
[0042] 第2步、設(shè)定微處理器電磁傳導(dǎo)敏感特性物理量，即傳導(dǎo)敏感性；
[0043] 電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境下微處理器敏感性指的是在不同環(huán)境溫度下微處理器的 電磁敏感特性；在不同環(huán)境溫度下RF干擾信號(hào)的存在導(dǎo)致微處理器芯片邏輯混亂、產(chǎn)生錯(cuò) 誤的信號(hào)和指令或?qū)е挛⑻幚砥髡`動(dòng)作時(shí)，表明進(jìn)入敏感區(qū)，設(shè)定微處理器芯片不同工作 環(huán)境溫度，反映微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感特性；電磁敏感性包括傳導(dǎo)敏感性和 輻射敏感性，在本文中提到的敏感性不加特殊說明均指傳導(dǎo)敏感性；
[0044] 由于RF干擾信號(hào)的存在，微處理器的電源電壓產(chǎn)生波動(dòng)，當(dāng)電源電壓波動(dòng)大于額 定電壓的20%，或者電源電壓VDD與VSS的差值減少超過VDD的30 %時(shí)，微處理器進(jìn)入敏 感區(qū)。
[0045] 第3步、構(gòu)建微處理器傳導(dǎo)干擾稱合傳輸路徑
[0046] 按50 Ω阻抗構(gòu)建微處理器傳導(dǎo)干擾稱合傳輸路徑，包括RF干擾信號(hào)源、功率放大 器、耦合電容與受試微處理器所在的PCB終端。為減少信號(hào)反射的影響，測試系統(tǒng)采用50 Ω 的電纜連接各個(gè)組成部分，包括與50 Ω匹配的PCB走線，保證從RF干擾信號(hào)源1到受試微 處理器5之間的干擾信號(hào)傳輸路徑輸入阻抗均為50 Ω。
[0047] 第4步、設(shè)置微處理器工作的環(huán)境溫度
[0048] 調(diào)整恒溫箱的溫度在25°C到85°C，以提供實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境溫度。恒溫箱可實(shí)時(shí)顯 示箱內(nèi)的溫度，待恒溫箱溫度到達(dá)指定溫度時(shí)，將受試設(shè)備放入恒溫箱應(yīng)穩(wěn)定不小于10分 鐘以使受試設(shè)備物理屬性達(dá)到穩(wěn)定。
[0049] 第5步、界定特定溫度下的微處理器電磁敏感性閾值判據(jù)利用RF信號(hào)源監(jiān)測注入 干擾信號(hào)的功率，通過示波器觀察微處理器輸出引腳信號(hào)波形，監(jiān)測工作狀態(tài)，當(dāng)微處理器 工作狀態(tài)異常時(shí)，界定此時(shí)注入的干擾信號(hào)功率為微處理器敏感閾值，注入到微處理器引 腳上的信號(hào)是RF干擾信號(hào)和+3. 3V直流電源信號(hào)的疊加。
[0050] 未加干擾時(shí)，可在示波器上獲得輸出信號(hào)及設(shè)定其容限范圍，此容限范圍在本實(shí) 施例中設(shè)定為輸出電壓水平的20%，在輸入干擾信號(hào)的各頻率點(diǎn)上，持續(xù)增加干擾信號(hào)的 功率，直至輸出信號(hào)的電壓水平超過容限范圍，則認(rèn)為微處理器失效，記錄此時(shí)輸入干擾信 號(hào)功率，在不同的輸入干擾信號(hào)頻率下，敏感區(qū)臨界功率值不一樣，典型值為36dBm。
[0051] 第6步、采用連續(xù)正弦波（CW)和AM調(diào)制的連續(xù)正弦波作為干擾脈沖信號(hào)源設(shè)定 耦合注入干擾脈沖信號(hào)。
[0052] 在該實(shí)施例中，調(diào)制信號(hào)為ΙΚΗζ正弦波，調(diào)制因子固定為80%，對微處理器進(jìn)行 測試時(shí)，CW和AM信號(hào)使用同一個(gè)恒定的峰值，AM的信號(hào)峰值P am與CW的信號(hào)峰值Ρ"之間 的關(guān)系如式（1)所示：

【權(quán)利要求】
1. 一種用于測試微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性的系統(tǒng)，包括：RF干擾信號(hào)源 (1)、功率放大器（2)、耦合電容（3)、電源分布網(wǎng)絡(luò)（4)、受試微處理器（5)、印刷電路板（6)、 恒溫加熱箱（7)、直流電源（8)、示波器（9)，其特征在于： RF干擾信號(hào)源（1)產(chǎn)生測試用的干擾信號(hào)，其通過SMA連接器與功率放大器（2)相連； 功率放大器（2)對測試用的干擾信號(hào)進(jìn)行功率放大，并通過SMA連接器與耦合電容（3)相 連；耦合電容（3)采用大功率電容，并將經(jīng)過放大后的干擾信號(hào)耦合到受試微處理器的引 腳上，耦合電容（3)與受試微處理器（5)的測試引腳相連；受試（5)輸出連接示波器（9); 示波器（9)用于觀察受試微處理器（5)的輸出信號(hào)；直流電源（8)為受試微處理器提供工 作電壓，它連接電源分布網(wǎng)絡(luò)（4);電源分布網(wǎng)絡(luò)（4)用于提供穩(wěn)定的直流電源，同時(shí)隔離 功率放大器（2)輸出的干擾信號(hào)耦合到直流電源（8)，電源分布網(wǎng)絡(luò)（4)包括電感和二極 管，電源分布網(wǎng)絡(luò)（4)與受試微處理器（5)的電源引腳相連；印刷電路板（6)用于安裝耦合 電容（3)、電源分布網(wǎng)絡(luò)（4)及受試微處理器（5)，并且置于恒溫加熱箱（7)內(nèi)；恒溫加熱箱 (7)用于提供受試微處理器（5)可調(diào)節(jié)的工作環(huán)境溫度。
2. 利用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試的方 法，其特征在于，該方法采用以下步驟來實(shí)現(xiàn)： 第1步、搭建微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試系統(tǒng)，設(shè)置恒溫箱內(nèi)測試 微處理器芯片工作環(huán)境溫度2 5 °C到8 5 °C，設(shè)定RF干擾信號(hào)源的輸出信號(hào)頻率帶寬在 150KHz-lGHz，耦合電容取值6. 8nF，電源分布網(wǎng)絡(luò)包含4. 7 μ Η電感和低壓差二極管，直流 電源通過電源分布網(wǎng)絡(luò)為受試微處理器提供供電電壓，直流電源采用可調(diào)穩(wěn)壓電源； 第2步、設(shè)定反映微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感特性物理量，即傳導(dǎo)敏感性； 第3步、構(gòu)建微處理器傳導(dǎo)干擾耦合傳輸路徑 按50 Ω阻抗構(gòu)建微處理器傳導(dǎo)干擾稱合傳輸路徑，包括RF干擾信號(hào)源、功率放大器、 耦合電容、電源分布網(wǎng)絡(luò)與受試微處理器所在的PCB終端，干擾信號(hào)通過耦合電容定向注 入到受試微處理器引腳，電源分布網(wǎng)絡(luò)保證受試微處理器直流供電，同時(shí)阻斷高頻交流干 擾饋入外部電源； 第4步、設(shè)置微處理器工作的環(huán)境溫度 調(diào)整恒溫箱的溫度在25°C到85°C，以提供實(shí)驗(yàn)所需的環(huán)境溫度。恒溫箱可實(shí)時(shí)顯示箱 內(nèi)的溫度，待恒溫箱溫度到達(dá)指定溫度時(shí)，將受試設(shè)備放入恒溫箱應(yīng)穩(wěn)定不小于10分鐘以 使受試設(shè)備物理屬性達(dá)到穩(wěn)定。 第5步、界定微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性閾值判據(jù) 利用RF信號(hào)源監(jiān)測注入干擾信號(hào)的功率，通過示波器觀察微處理器輸出引腳信號(hào)波 形，監(jiān)測工作狀態(tài)，當(dāng)微處理器工作狀態(tài)異常時(shí)，界定注入干擾信號(hào)的功率作為設(shè)定微處理 器工作環(huán)境溫度電磁敏感閾值； 第6步、采用連續(xù)正弦波和AM調(diào)制的連續(xù)正弦波作為干擾脈沖信號(hào)源設(shè)定耦合注入干 擾脈沖信號(hào)； 第7步、設(shè)定干擾信號(hào)頻率測試傳導(dǎo)敏感性 測試時(shí)在設(shè)定的干擾信號(hào)初始頻率點(diǎn)上，逐步提高干擾信號(hào)的功率，如果微處理器工 作狀態(tài)異常，則判定芯片失效，記錄出現(xiàn)故障前一次干擾信號(hào)的功率；否則繼續(xù)增加功率， 直到達(dá)到功率目標(biāo)值時(shí)結(jié)束； 第8步、改變干擾信號(hào)頻率測試傳導(dǎo)敏感性 增加干擾信號(hào)的頻率，重復(fù)第6步的測試，直到頻率達(dá)到測試頻率的上限時(shí)結(jié)束； 第9步、改變恒溫箱溫度，待溫度穩(wěn)定后，重復(fù)第6步和第7步的實(shí)驗(yàn)，直到溫度達(dá)到設(shè) 定的最1?上限； 第10步、分析測試數(shù)據(jù)與結(jié)果 采集、記錄、輸出與存儲(chǔ)微處理器電磁與熱應(yīng)力復(fù)合環(huán)境敏感性測試相關(guān)數(shù)據(jù)、波形信 息，進(jìn)行測試結(jié)果分析，進(jìn)而獲得不同環(huán)境溫度微處理器敏感性。
【文檔編號(hào)】G01R31/00GK104155541SQ201410335063
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月15日
【發(fā)明者】周長林, 邵高平, 王勤民, 余道杰, 朱衛(wèi)東, 楊洪濤, 程保煒, 郭仕勇, 高飛, 郭玉華, 徐志堅(jiān), 李自雙 申請人:中國人民解放軍信息工程大學(xué)